제 3 강 진 핵 생 물
1.생물학적 뇌 이해
-신경세포 / 이온채널 / 신경계의 진화 / 신경의 발생 / 감각입력과 운동출력 / 유아기의 뇌 / 청소년기의 뇌 / 신경전달물질 / 감각기관의 진화 / 운동시스템 / 감정 / 작업기억 / 주의집중 / 일차의식 / 고차의식 / 언어 / 자폐증 / 감각질 / 자아의식 / 신념기억과 학습기억 / 꿈의 생성 / 자각몽 / 신경경제학 / 신경신학 / 세계상의 출현
-생각의 출현을 알기 위해 신경시스템을 이해해야하고 결국 신경세포부터 시작(시냅스, 이온채널, 신경전달물질, 유전자 등 )
2.생명은 하나의 주제에 다양한 변주곡이다. - Richard Dawkins
-하나의 주제 central dogma : DNA→RNA→단백질(의 3차원입체구조)
-생명현상은 대부분 효소를 매개로 하고 효소는 거의 단백질로 되어있다.
진정세균류 ⇒ 6억년 ⇒ 진핵세포 ⇒ 20억년 ⇒ 다세포생물
캄브리아기의 대폭발(5억4천만년 전)이후 다양한 생물 출현 - homeo box
3.homeo box
a.Homeotic genes-호메오 유전자
대개는 몸의 축을 형성하는 유전자와 신체분절을 형성하는 유전자의 단백질산물들은 다음에 발현될 유전자를 결정을 하며, 이러한 유전인자들을 호메오 유전자라고 한다. 이것들은 차례로 각 분절이 몸의 어떤 부분이 될 것이지를 결정하게 된다. 호메오 유전자라는 것들은 몸의 형태의 발달을 조절하는 다른 유전자를 조절하는 총사령탑
b.Homeobox-호메오박스
위에서 설명드린 호메오유전자에 존재하는 공통적인 염기서열로 이것들과 거의 유사 형태의 염기서열이 효모, 식물, 지렁이, 닭, 쥐, 사람등을 포함하여 거의 모든 진핵생물에서 발견되었는데 이 염기서열을 호메오박스라고 한다. 줄여서 Hox.
초파리의 염색체 상에 있는 유전자와 생쥐의 4개의 염색체 상에 있는 유전자의 순서가 같으면서, 나중에는 몸의 형성 부위도 같아진다. 이런 유사발생은 지시하고는 유전자 대부분의 염기서열이 생명이 나타나기 시작하면서 매우 일찍 나타났으며, 진핵생물이 외부 환경을 극복 하고선 진화하는 동안 변하지 않고 잘 보존된 것을 나타낸다.
4.생물영역 3 Domain
진정세균Bacteria(단세포생물/세포내 소기관이 없다/DNA가 세포질 속에 노출되어 있다/세포벽이 단단하다-세포변형이 힘들다)
고세균Archaea(고온지역, 화산분출구 등에 존재, 진핵생물에 가깝다.)
진핵생물Eukarya(진정세균에 비해 10배~100배이상 크다/세포내 소기관 존재/DNA가 핵내에 보호/세포벽의 다양한 변형이 가능-세포내 골격이 존재(운동성, 유사분열, 세포이동-세포의 운동성이 척수신경을 통해 내면화된 것이 이나스가 말한 생각이다))
-동물, 식물, 균류
-척색동물문의 척추동물아문에 어류, 양서류, 파충류, 조류, 포유류 속해 있다.
(예전에는 5Kingdom - animal, plant, moneria, protesta(원생생물), fungi kingdom으로 분류)
-진정세균과 고세균을 함께 원핵생물이라고 한다.
-원핵생물에서 진핵생물로의 진화과정을 밝힌 것 → 세포공생설(린마굴구스)
Diplomonads
Parabasalids
Euglenozoans-Euglenoids
Kinetoplastids
Alveolates-Ciliates
Dinoflagellates
Apicomplexans
Stramenopiles-Oomycetes
Diatoms
Brown algae
Red algae
Green algae and Plants
-Chlorophyta
other green algae
PLANTS
Opisthokonts-FUNGI
ANIMALS
Choanoflagellates
원핵세포가 진핵세포로 진화해오면서 가장 큰변화가 세포내 골격이 생기고 그로인해 세포막의 다양한 변형이 가능해짐
4.세포막
-인지질구조, 대부분의 생화학적반응은 막에서 일어난다.(친수성 머리와 소수성 꼬리로 이루어져 있다.-이중막)
-단백질채널(이온채널)에서 생화학적작용가 일어난다.
ex) 당뇨병, 독사에 물려 마비된다든지, 신경전달과정 등등
5.The Evolution of the Three Domains
(peptidoglycan - 세균의 세포벽을 이루는 구성성분의 하나. 아미노당과 몇가지 아미노산으로 가로세로로 엮여서 세포벽의 골격을 형성한다. 그람 양성균에서 더 두껍게 존재하고, 그람 음성균의 경우에는 바깥세포막의 안쪽에 존재한다. )
(domain 간의 유전자 전이 - 생명종의 다양성이 폭발적으로 늘어난다.)
6.생명전체역사에 있어 가장 중요한 것 3가지
a.생명출현
b.지구대기에 산소의 농축
solar system 내에 오직 지구에만 대기 중에 산소가 존재
: 생명체의 탄소동화작용의 결과
태양계 외곽의 운석충돌에 의해 지구형성, 초기에는 용융상태의 고온에서 서서히 식으면 서 대양형성→35억년 전에 남조류(시아노박테리아/stromatolite)에 의한 탄소동화작용 시작, 산소분출 → 지구표면의 철과 결합 → 산화철이 대양에 층상으로 누적(철강산지, 대륙형성) → 더 많은 산소가 대기 중에 농축 → 혐기성 박테리아들이 산소가 없는 곳으로 피해 동물내장으로
25억년 전부터 산소농축
c.진핵생물의 출현
7.스트로마톨라이트 [stromatolite]
시아노박테리아를 비롯한 생물의 광합성을 발견할 수 있는 층 모양의 줄무늬가 있는 암석이다. 시아노박테리아는 오늘날 남조류로 추정된다. 스트로마톨라이트는 성장속도가 매우 느리기 때문에 지구 생명의 근원과 탄생의 역사를 밝힐 수 있는 열쇠로 알려져 있다. 오스트레일리아의 샤크만에 있는 하메린풀에서 스트로마톨라이트가 활동하는 모습을 볼 수 있다.
원시의 대기는 생물이 살기 어려운 상태이었다. 그러나 생물의 광합성 작용이 일어나면서 산소가 생겨났다. 이렇게 광합성을 한 원핵 미생물이 시아노박테리아이다. 이는 오늘날 남조류(남조식물)로 추정된다. 시아노박테리아를 비롯한 생물의 광합성 활동으로 스트로마톨라이트가 생기는데, 여기에는 2가지 방법이 있다.
첫번째 방법은 시아노박테리아의 표면에 형성되는 점질층에 물 속의 부유물이 달라붙는 것이다. 어떤 종의 시아노박테리아의 표면은 를 비롯한 점성물질로 된 층으로 둘러싸여 있다. 스트로마톨라이트를 형성하는 시아노박테리아는 대체로 이 점성물질로 둘러싸여 있다. 물 속에 떠다니는 모래나 진흙의 등과 같은 여러 부유물이 시아노박테리아의 점성물질에 달라붙어 고정된다. 그 결과 표면이 암석 모양의 물질로 덮이는 것이다. 다당류미립자
두번째 방법은 광합성에 의한 탄산칼슘(석회)화 현상이다. 여러 가지 이유로 물 속에는 탄산칼슘이 침전된다. 시아노박테리아의 표면에서 광합성에 의하여 이산화탄소가 흡수되면 부분적으로 알칼리쪽으로 기운다. 거기에 거의 포화상태가 된 탄산칼슘이 결정이 되어 표면에 달라붙고 퇴적해 나간다. 또 점성물질의 표면에 작은 탄산칼슘 미립자가 달라붙고, 그것이 핵이 되어 주변에 있는 탄산칼슘이 결정이 되어 분리되는 것을 촉진한다. 이로써 시아노박테리아의 콜로니 전체가 탄산칼슘으로 덮인다. 시아노박테리아는 빛을 향하여 자라는 성질이 있어서, 이렇게 형성되는 퇴적층보다 언제나 위쪽에 존재한다. 이러한 과정이 광합성 활동이 활발한 낮과 활발하지 않는 밤에 되풀이됨으로써 층 모양의 무늬가 생기게 되는 것이다. 더욱이 이 줄무늬는 계절에 의한 태양의 기울기 차이나 낮과 밤의 길이 차이를 반영하여 마치 나무의 나이테와 같은 주기를 그리고 있다.
스트로마톨라이트의 성장속도는 느리다. 약 100여 년에 걸쳐서 수㎝, 즉 연간 1㎜ 이하 밖에 성장하지 않는다고 한다. 따라서 흔히 볼 수 있는 지름 50∼100㎝의 스트로마톨라이트는 1000여 년 이상이 지나면서 형성된 것이다. 주로 20∼10억 년 이상된 지층에서 발견되며, 스트로마톨라이트는 지구 생명의 근원과 탄생의 역사를 밝힐 수 있는 열쇠로 알려져 있다. 오늘날 오스트레일리아의 샤크만(灣)에 있는 하메린풀에서 스트로마톨라이트가 활동하는 모습을 볼 수 있다.
8.생명의 역사(생명최초의 30억년, 앤드류 놀)
: 5억4천만년전 캄브리아기 대폭발-생명의 다양화
현생이언
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신생대
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제4기
제3기
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5억4천만년
10억년
25억년
40억년
45억년
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현생이언
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←코루이칸
←더우산퉈
←그레이트 월
←컨플린트
←와리우나(원핵생물)
←퇴적암
←대륙지각
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중생대
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원생이언
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신원생대
중원생대
고원생대
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트라이아이스기
페틀기
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시생이언
(이언:긴시간)
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석탄기
데본기
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고생대
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실루아기
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오르도비스기
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캄브리아기
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-시생이언기엔 원핵생물(진정세균과 고세균)
9.원핵생물 인터뷰 : 우리 관점에서 생물들을 보면, 당신네 진핵생물들은 곧 그런 젠체하는 태도를 버릴 것이다. 당신네 두발 유인원들, 꼬리 잘린 나무땃쥐, 물기가 빠진 육기어류, 척추를 가진 벌레들, 혹스유전자를 늘린 해면동물들, 한꺼번에 무더기로 등장한 것들, 진핵생물들, 단조롭고 비좁은 영역에 옹기종기 모인 거의 구별되지 않은 존재들은 세균들의 표면에 있는 변덕스러운 거품에 다름 아니다. 당신들을 이루는 세포들 자체가 우리 세균들이 10억년 전에 발견한 낡은 기술들을 똑같이 재현하는 세균 군체들이기 때문이다. 우리는 당신들이 오기 전부터 여기에 있었고, 당신들이 떠난 뒤에도 여기에 남을 것이다.